牵引变电所开关拒动原因分析及防范措施

刘鹏 上海铁路局调度所

牵引变电所开关拒动原因分析及防范措施

刘鹏 上海铁路局调度所

结合上海铁路局管内开关拒动故障案例，分别从机械故障、保护装置故障、施工工艺及设备性能三个方面对拒动的原因进行归类分析，并提出防范措施，为牵引供电系统可靠运行提供借鉴。

开关拒动，原因分析，防范措施

上海铁路局管内多次出现因牵引变电所开关拒动，扩大故障（事故）影响范围，造成设备损坏，给人身、设备安全运行带来隐患，影响行车、供电安全。因此，为了进一步提高牵引供电可靠性，研究开关拒动的常见原因，及时采取防范措施是十分必要的。本文从机械、保护装置、施工工艺三个方面进行故障现象分析。

1 机械故障方面

1.1 行程开关故障

1.1.1 事故案例

2010年8月30日23时44分，在沪宁城际线栖霞牵引所进行遥控停电操作后，电调按规定进行停电确认，发现下蜀AT所271断路器未能失压跳闸，电调远方分闸时拒动。故障报文显示：下蜀AT所271拒分、控制回路断线。经查，发现271断路器分闸线圈、储能电机烧坏。

1.1.2 原因分析

行程开关损坏（见图1），造成储能电机储能不到位，电机不停转，储能电机、传动尼龙齿轮、储能弹簧轨迹盘（见图2）等零部件损坏。

图1 损坏的行程开关

图2 损坏的零部件

1.2 气体密度传感器故障

1.2.1 事故案例

8月24日12时23分,京沪高铁固镇牵引所2#进线（钟固线）失压，备自投启动,1、3#主变投入运行，但母线203断路器拒动，导致3#主变无法正常供电。经检修人员对203断路器气室压力进行检查，确认203断路器气体密度传感器损坏。

1.2.2 原因分析

气体密度传感器损坏致使电磁铁闭锁，导致203断路器拒动。气室压力正常时203断路器分合闸的必要条件，当气室压力正常时，气体密度传感器BP1的4、6点导通，断路器才能正常合闸。当气室压力发生异常时，气体密度传感器动作，BP1的4、6点断开（见图3），闭锁电磁铁对203断路器进行机械闭锁，导致该断路器无法合闸。

图3 气体密度传感器二次接线图

检查后台监控机发现，6月4日曾报203断路器气室压力异常，告警信号未复归，说明自6月4日起，该断路器气体密度传感器已经故障。经了解，因后台机类似压力异常信息误报频繁，造成相关值班人员对这次告警信息未充分重视，造成故障信息遗漏，错失排除故障的有利时机。

2 保护装置故障方面

2.1 出口继电器故障

2.1.1 故障概况

2012年9月4日17：45，陇海线东海牵引所1#主变低后备a相201A断路器过流一段保护动作,造成陇海335（213断路器）、336（214断路器）单元停电，18：15恢复，停电时间30min。

2.1.2 原因分析

从保护信息分析，214断路器在故障时阻抗一段、二段、电流速断、过流一段均启动并有出口，但214断路器机构拒动，造成主变低后备过流一段越级动作。在检查214断路器馈线保护装置时，发现跳闸出口板继电器TZJ损坏。另外，保护装置投入了“控制回路断线”闭锁，在保护装置发生控制回路断线时发出预告信号并闭锁相关保护。但参照214断路器控制原理图（见图4）后发现：“控制回路断线”仅监视断路器辅助接点及跳闸、合闸线圈和相关接线，对于装置内部的TZJ是否正常无法监视。

图4214 断路器控制原理图

2.2 保护装置出口板故障

2.2.1 故障概况

2012年9月9日13 :44，萧甬线余姚西牵引所212馈线保护装置电流速断出口、阻抗I段出口，212馈线断路器拒动，2#主变后备保护a相过流出口，202a断路器动作。

2.2.2 原因分析

根据故障报文和定值可以判断，212馈线保护装置故障电流2328A大于整定电流1872A，212馈线断路器保护启动，2#主变后备保护a相故障电流2.71A大于定值0.59A，202A断路器动作。证明212断路器和202断路器保护配合正确，不存在误动作的情况。通过对212断路器本体分、合闸试验未发现问题，可以排除断路器机构故障。用继电保护测试仪对212馈线保护装置进行试验，保护动作报文正确，但断路器拒动。初步判断是212馈线保护装置内部故障，更换其6#出口板后，用继电保护测试仪试验，断路器动作正常。

3 施工工艺不精、设备性能不良方面

3.1 设备裸露在外，表面形成氧化膜

3.1.1 故障现象

2012年10月16日，春申变电所全所停电检修。作业结束后，电调送电时发现202B断路器远动合闸拒动，当地控制盘柜操作合闸失败，随后启用1号系统供电，操作中1015隔离开关、201A断路器拒动，合闸电机空转，断路器本体电动合闸送电成功。

3.1.2 原因分析

首先，操作201A断路器本体电动合闸成功，确定合闸电磁铁、辅助开关、本体机械及内部二次连接正常。对照图纸资料利用对地电位法测量正负电源正常，当测量到综合测控装置到本体保护装置间连接线号为203时发现：F12端无电而C06端为-55V，确定为203线有断点，过渡端子3D68右侧为-55V，左侧为0V；因直接测量的端子的电位，判断连接端子问题，更换后所有电位均正常。

其次，测量线号307为-55V，线号305为0V，之间经过了201B断路器的常闭接点。测量闭锁接点B11、B12，其电阻均达到兆欧，正常应为0Ω。拔下航空插头后再测量，在断路器内该节点导通，航空插头到端子排B12导通，B11不通，后更换该闭锁节点，所有接点电位正常，操作试验均正常。

最后，检查1015隔开时发现，其电机碳刷与电磁离合器接触不良，无法带动变速箱转动，将碳刷拆下打磨接触面后测量电阻正常。因电磁离合器与碳刷在外裸露，表面形成氧化膜，造成电机空转。

3.2 连接销制作工艺存在缺陷

3.2.1 故障现象

2009年4月16日22：17：58，合肥分区兼开闭所291保护装置电流速断保护动作，所内值班员到291断路器本体确认，断路器分合闸指示器显示分位。22：19，值班员向供电调度汇报跳闸情况。22：24，供电调度通知所内：线路上仍有电压要求所内人员对断路器两侧进行验电确认，所内值班员对291断路器两侧进行验电并确认有电。

图5 开关轴与拉杆脱落结构图

3.2.2 原因分析

打开断路器本体箱盖检查机构内部，发现291断路器开关轴与拉杆连接销断裂，导致开关轴与拉杆脱落（图5）。检修人员会同断路器厂家技术人员共同分析，最终确认是连接销制作时存在工艺缺陷，导致多次受力后断裂。

4 防范措施4.1 增强值班人员安全责任意识，不断提高业务能力

牵引变电监控系统，主要作用是在设备运行中，对采集的电流、电压、气体压力、温度等量，不间断的进行越限监控，如发现越限，立刻发出告警信号，同时记录和显示事故告警信息。值班人员要对告警信息正确解读，及时判断，以免错过最佳处置时机，扩大影响范围。另外针对告警信息误报频繁想象，相关业务部门应主动与厂家联系，对误报信息进行排查，消除隐患。

4.2 强化源头控制，加大设计审查力度，选取成熟、可靠工艺

近几年，铁路建设迅猛发展，设计理念不断更新，新产品、新工艺大面积投入到新建高铁、客专线路，通过近几年运营经验，由于客观原因，部分上线产品存在设计缺陷，质量欠佳，工艺不成熟现象，给运营管理单位提出更高要求。因此要求有关部门，严格控制设计选型，产品招标、进场验收等环节，加强现场作业管理，确保使用安全可靠、质量达标产品，避免施工遗留问题对设备运行产生影响。

4.3 建立故障分析新机制，探索维护新机制

相关部门要对典型故障进行总结，提出优化、整改以及预防措施，形成闭合管理。如本文案例2.2.1中，此接线方式局管内大部分保护装置与此相似，为避免此类事故的再次发生，除对变电所加强巡视，认真检修关键部件，选择高质量、高可靠的元件外，还应在TZJ等保护跳闸关键继电器线圈回路上增设自动检查、告警装置，在继电器发生故障，可能引发保护拒动时能提醒值班人员尽快处理。

5 结束语

牵引供电设备安全稳定运行，需要设备管理单位后天的精心维护，同时也需要设计、施工、监理单位提供先天的优质保障。今后几年，我局管内郑徐、杭长、杭黄等多条高速客专铁路将陆续建成开通，因此如何确保新建供电设备正常开通，安全可靠运行，将是供电系统的一项重要课题和艰巨任务。相关部门和设备管理单位应当总结近几年来，新线接管、运营中牵引供电设备存在的问题，进一步分析典型故障原因，追根溯源，从前期入手，从源头卡控，不断探索完善牵引供电设备运行检修方法，从而不断提升设备质量，降低故障率，确保行车畅通和供电安全。

责任编辑：王华朱挺来稿日期：2014-11-27